ENETT2550-061 1/9 การประชุมเชิงวิชาการเครือขายพลังงานแหงประเทศไทยครั้งที่ 3 23-25 พฤษภาคม 2550 โรงแรมใบหยกสกาย จังหวัดกรุงเทพฯ ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใตดิน Air Ventilation System in Underground Car Park นราวุฒิ ฉิมแสง * มานะ อมรกิจบํารุง ธนิต สวัสดิ์เสวี กลุมวิจัยการคํานวณและการประยุกตทางดานของไหลและพลังงาน คณะพลังงานสิ่งแวดลอมและวัสดุ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาธนบุรี เขตทุงครุ กรุงเทพฯ 10140 โทร 0-2470-8662 โทรสาร 0-2470-8663 E-mail: [email protected]Narawoot Shimsang * Mana Amornkitbamrung Thanit Swasdisevi Computation and Application in Fluid and Energy Laboratory School of Energy Environment and Materials, King Mongkut’s University of Technology Thonburi Thungkru, Bangkok 10140 Thailand Tel: 0-2470-8662 Fax: 0-2470-8663 E-mail: [email protected]บทคัดยอ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงคเพื่อศึกษาลักษณะการไหลของอากาศและ การกระจายตัวของแกสคารบอนมอนอกไซดในที่จอดรถใตดินเพื่อที่จะ ออกแบบระบบระบายอากาศที่เหมาะสมโดยใชวิธีการคํานวณ พลศาสตรของไหล (computational fluid dynamics, CFD) พิจารณา แบบจําลองของที่จอดรถใตดินเปนแบบ 2 มิติ ตําแหนงของชองจอดรถ 27 ตําแหนงพิจารณาเปนแหลงปลอยแกสคารบอนมอนอกไซดที่มีการ กระจายตัวคงที่ การวิเคราะหการไหลของอากาศและแกส คารบอนมอนอกไซดจะใชชุดของสมการอนุรักษในการแกปญหาซึ่ง ประกอบไปดวยสมการอนุรักษมวล สมการอนุรักษโมเมนตัม สมการ การไหลแบบปนปวน k-ε และสมการการนําพาสปชีส ทําการออกแบบ ระบบระบายอากาศ โดยพิจารณาตําแหนงการติดตั้งพัดลมระบาย อากาศตางๆกัน 13 แบบ จากนั้นเปรียบเทียบผลของการระบายอากาศ ที่ไดออกแบบไวกับผลของการระบายอากาศแบบเดิม จากผลการ คํานวณดวย CFD พบวา การติดตั้งระบบระบายอากาศในรูปแบบที่ 1 มีการระบายอากาศไดดีที่สุด เ นื่องจากมีการสะสมแกส คารบอนมอนอกไซดต่ํา โดยมีคาความเขมขนเฉลี่ยเทากับ 14.8 ppm Abstract The purpose of this work is to investigate the airflow pattern and carbon monoxide (CO) dispersion in an underground car park in order to design an appropriate ventilation system using computational fluid dynamics (CFD) technique. The two dimensional underground car park is considered with the sources of CO from 27 cars which is uniformly distributed. Analysis of air flow and carbon monoxide dispersion is governed by continuity, momentum and species transport equations. The 13 different cases of ventilation system of underground car park are simulated. The results of simulation show that the case 1 gives a good result for ventilating and CO dispersion. The average concentration of CO is about 14.8 ppm. 1. บทนํา ปจจุบันมีการขยายตัวทางเศรษฐกิจอยางตอเนื่องสงผลใหมีการใช รถยนตเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆในตัวเมืองใหญๆ ซึ่งในตัวเมืองเหลานี้มักจะมี พื้นที่การใชสอยนอยและมีราคาแพงจึงจําเปนที่จะตองมีการใชพื้นที่ นั้นๆใหเกิดประโยชนสูงสุด จํานวนรถยนตที่มีจํานวนมากขึ้นเรื่อยๆ สงผลใหเกิดปญหาหลายอยางตามมาคือ มลพิษทางอากาศ มลพิษทาง เสียง ปญหาเรื่องรถติด แลวยังมีผลที่ตามมาอีกคือ ปญหาพื้นที่ในการ จอดรถ ที่จอดรถใตดินจึงเปนสิ่งที่จําเปนอยางยิ่งเพื่อที่จะแกไขปญหา เรื่องของพื้นที่ในการจอดรถ ในเรื่องของสิ่งแวดลอมในที่จอดรถใตดินก็มีผลโดยตรงกับผูที่ ทํางานหรือเขาออกบริเวณนั้นดวยเชนกัน เมื่อมีรถยนตจํานวนมากเขา มาจอด แกสไอเสียจากรถยนตจะสงผลตอสุขภาพโดยตรงตอมนุษย ใน ที่จอดรถใตดินจะมีปริมาณแกสคารบอนมอนอกไซด (CO) คอนขางมาก เนื่องจากการเผาไหมที่ไมสมบูรณของเครื่องยนต [1] แกสชนิดนี้ไมมีสีไมมีกลิ่น เมื่อหายใจเขาไปแลวจะทําปฏิกิริยากับ ฮีโมโกลบินในเม็ดเลือดแดง กลายเปนคารบ็อกซีฮีโมโกลบิน ทําใหการ ลําเลียงออกซิเจนจากปอดไปเลี้ยงสวนตางๆ ของรางกายไมเพียงพอ ทําใหเกิดอาการเครียด หายใจแรง เวียนหัว ปวดศีรษะ หนามืดและ ออนเพลีย เพราะสมองขาดออกซิเจนไปเลี้ยง อาการจะหนักถึงขั้น สลบ ชัก และอาจตายไดเมื่ออากาศเสียเขาไปในรางกายในปริมาณมากๆ [2] ถาไมมีการติดตั้งระบบและการระบายอากาศที่ดี จะสงผลตอสุขภาพ ของคนที่ทํางานบริเวณนั้นหรือผูที่เขาไปจอดรถ ดังนั้นวิธีการแกปญหา
9
Embed
ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใต ดิน for ThaiScience/Article/3/10014357.pdfพลศาสตร ของไหล (computational
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Narawoot Shimsang* Mana Amornkitbamrung Thanit Swasdisevi Computation and Application in Fluid and Energy Laboratory
School of Energy Environment and Materials, King Mongkut’s University of Technology Thonburi Thungkru, Bangkok 10140 Thailand Tel: 0-2470-8662 Fax: 0-2470-8663 E-mail: [email protected]
การไหลแบบปนปวน k-ε และสมการการนําพาสปชีส ทําการออกแบบระบบระบายอากาศ โดยพิจารณาตําแหนงการติดตั้งพัดลมระบายอากาศตางๆกัน 13 แบบ จากนั้นเปรียบเทียบผลของการระบายอากาศที่ไดออกแบบไวกับผลของการระบายอากาศแบบเดิม จากผลการคํานวณดวย CFD พบวา การติดตั้งระบบระบายอากาศในรูปแบบที่ 1 มี ก า ร ร ะ บ า ย อ า ก า ศ ไ ด ดี ที่ สุ ด เ น่ื อ ง จ า ก มี ก า ร ส ะ สม แ ก สคารบอนมอนอกไซดต่ํา โดยมีคาความเขมขนเฉลี่ยเทากับ 14.8 ppm Abstract The purpose of this work is to investigate the airflow pattern and carbon monoxide (CO) dispersion in an underground car park in order to design an appropriate ventilation system using computational fluid dynamics (CFD) technique. The two dimensional underground car park is considered with the sources of CO from 27 cars which is uniformly distributed. Analysis of air flow and carbon monoxide dispersion is governed by continuity, momentum and species transport equations. The 13 different
cases of ventilation system of underground car park are simulated. The results of simulation show that the case 1 gives a good result for ventilating and CO dispersion. The average concentration of CO is about 14.8 ppm. 1. บทนํา ปจจุบันมีการขยายตัวทางเศรษฐกิจอยางตอเน่ืองสงผลใหมีการใชรถยนตเพิ่มมากข้ึนเร่ือยๆในตัวเมืองใหญๆ ซ่ึงในตัวเมืองเหลานี้มักจะมีพื้นที่การใชสอยนอยและมีราคาแพงจึงจําเปนที่จะตองมีการใชพื้นที่น้ันๆใหเกิดประโยชนสูงสุด จํานวนรถยนตที่มีจํานวนมากขึ้นเร่ือยๆ สงผลใหเกิดปญหาหลายอยางตามมาคือ มลพิษทางอากาศ มลพิษทางเสียง ปญหาเรื่องรถติด แลวยังมีผลที่ตามมาอีกคือ ปญหาพื้นที่ในการจอดรถ ที่จอดรถใตดินจึงเปนส่ิงที่จําเปนอยางยิ่งเพื่อที่จะแกไขปญหาเร่ืองของพ้ืนที่ในการจอดรถ
คือ การติดตั้งอุปกรณสําหรับระบายอากาศใหกับที่จอดรถใตดินในตําแหนงที่เหมาะสม [3] อัตราการระบายอากาศในที่จอดรถภายในอาคารไดมีการกําหนดคามาตรฐานไวให มีคาไมนอยกวา 6 air changes per hour [4] ขณะที่ทางวิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ [5] ไดกําหนดคาน้ีไวไมนอยกวา 4 air changes per hour เพื่อใหความเขมขนของ CO ในที่จอดรถภายในอาคารไมเกินคามาตรฐานคือ 35 ppm
ปจจุบันน้ีไดมีการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอรใชในการคํานวณพลศาสตรของไหล ซ่ึงสามารถจําลองพฤติกรรมการไหลของของไหลและแสดงคาสมบัติตางๆ เชน ความเร็ว ความดัน อุณหภูมิ ออกมาไดชัดเจน ทําใหมีผูวิจัยหลายกลุมนํามาใชในการศึกษาและออกแบบระบบระบายอากาศทั้งในอาคารและนอกอาคาร Xue and Ho [6] ไดศึกษาการกระจายของความรอนและแกสคารบอนมอนอกไซดในที่จอดรถใตดิน โดยใชวิธีทาง CFD ผลที่ไดสามารถนํามาออกแบบระบบระบายอากาศที่ระบายความรอนและความเขมขนของแกส CO ไดอยางเหมาะสม Chow [7] และ Chow et al. [8] ไดศึกษาการกระจายความเขมขนของ CO ในที่จอดรถใตดินโดยใชโปรแกรมคอมพิวเตอร รวมทั้งไดศึกษาเกี่ยวกับระดับความรอนในที่จอดรถดวย ซ่ึงทําใหสามารถใชเปนขอมูลประกอบการออกแบบระบบระบายอากาศที่มีความเหมาะสมมากยิ่งข้ึน Duci [9] ไดศึกษาการกระจายตัวของ CO โดยใชวิธีการคํานวณแบบ CFD โดยออกแบบระบบระบายอากาศหลายๆ แบบเพื่อหาตําแหนงที่มีความเหมาะสมของการระบายอากาศ งานวิจัยน้ีมีวัตถุประสงคเพื่อศึกษารูปแบบการไหลของอากาศและการกระจายของความเขมขนของแกสคารบอนมอนอกไซดในที่จอดรถใตดิน โดยใชวิธีการคํานวณแบบ CFD และศึกษาการวางตําแหนงติดตั้งพัดลมระบายอากาศในที่จอดรถใตดิน เพื่อหาแนวทางประหยัดพลังงานที่ใชในการระบายอากาศ 2. การดําเนินงานวิจัย
งานวิจัยน้ีไดทําการตรวจสอบความถูกตองของโปรแกรมสําเร็จรูป FLUENT และแบบจําลองทางคณิตศาสตรที่พัฒนาข้ึน เพื่อใชในการศึกษาระบบระบายอากาศในที่จอดรถชั้นใตดินที่มีการปนเปอนของแกส CO ในงานวิจัยน้ีไดนําแบบจําลองระบบระบายอากาศและเงื่อนไขการศึกษาจากงานวิจัยของ Heinsohn and Cimbala [10] มาใชเปนขอมูลอางอิงในการตรวจสอบ ลักษณะของแบบจําลองระบบระบายอากาศและเงื่อนไขการศึกษาไดแสดงไวในรูปที่ 1 และตารางที่ 1 ตามลําดับ โดยใชผลในสวนของเสนทางการไหลของอากาศในระบบเปนตัวเปรียบเทียบ
6. Xue, H. and Ho, J. C., ”Modeling of Heat and Carbon Monoxide Emitted from Moving Cars in an Underground Car Park,” Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 15, No. 1, pp. 100-115, 2000.
7. Chow, Y. K., ”Simulation of Carbon Monoxide Level in Enclosed Car Parks Using an Air Flow Network Program,” Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 11, No. 2, pp. 237-240, 1996.
8. Chow, Y. K., Wong, L. T. and Fung W. Y., ”Field Study on the Indoor Thermal Environment and Carbon Monoxide Levels in a Large Underground Car Park,” Tunneling and Underground Space Technology Vol. 11, No. 3, pp. 333-343, 1996.
9. Duci, A., ”Numerical Approach of Carbon Monoxide Concentration Dispersion in an Enclosed Garage,” Building and Environment, Vol. 93, pp. 1043-1048, 2004. 10. Heinsohn, R. J. and Cimbala, J. M., ”Indoor Air Quality
Engineering : Environmental Health and Control of Indoor Pollutants,” Marcel Dekker, New York, pp. 733-768, 2003
11. Khan, J. A., and others, ”Effects of Inlet and Exhaust Locations and Emitted Gas Density on Indoor Air Contaminant Concentrations,” Building and Environment, Vol. 41, pp. 951-963, 2006.
12. Papakonstantinou, K., and others, ”Air Quality in an Underground Garage: Computational and Experimental Investigation of Ventilation Effectiveness,” Energy and Building, Vol. 35, pp. 933-940, 2003.
13. Launder, B.E. and Spalding, D.B., ”The Numerical Computation of Turbulence Flows,” Computing Methods Applied Mechanical Engineering 3, pp. 269, 1974.